KR101055769B1 - 비화학양론적 정방정계 알칼리 토류 실리케이트 형광체를채택한 발광 장치 - Google Patents

비화학양론적 정방정계 알칼리 토류 실리케이트 형광체를채택한 발광 장치 Download PDF

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Abstract

비화학양론적 정방정계 알칼리 토류 실리케이트 형광체를 채택한 발광 장치가 개시된다. 상기 발광 장치는 자외선 또는 가시광선 영역의 광을 발생시키는 발광 다이오드와 상기 발광 다이오드 주위에 배치되어 상기 발광 다이오드로부터 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하여 흡수광과 다른 파장의 광을 방출하는 비화학양론적 발광 물질을 포함한다. 상기 비화학양론적 발광 물질은 정방정계 결정 구조를 가지며 결정 격자 내에 화학양론적 결정 구조의 실리케이트 형광체에 비해 더 많은 양의 실리콘을 갖는 실리케이트 형광체이다. 이러한 형광체는 화학식 (BauSrvCawCux)3-y(Zn,Mg,Mn)zSi1+ bO5 +2b:Eua으로 표현될 수 있다. 비화학양론적 정방정계 알칼리 토류 실리케이트 형광체를 채택함으로써, 온도 및 습기에 대한 안정성이 향상된 발광 장치를 제공할 수 있다.
발광 다이오드, 형광체, 오소실리케이트, 사방정계, 정방정계, 구리

Description

비화학양론적 정방정계 알칼리 토류 실리케이트 형광체를 채택한 발광 장치{LIGHT EMITTING DEVICE EMPLOYING NON STOICHIOMETRIC TETRAGONAL ALKALINE EARTH SILICATE PHOSPHORS}
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 자외선 또는 가시광선에 의해 여기되며 온도 특성이 안정한 발광물질로서 사용하기 위한, 비화학양론적(non stoichiometric) 정방정계 알칼리 토류 실리케이트 형광체를 채택한 발광 장치에 관한 것이다.
발광 장치(Light Emitting Device; LED)는 컬러 구현이 가능하여 표시등, 전광판 및 디스플레이용으로 널리 사용되고 있으며, 백색광을 구현할 수 있어 일반 조명용으로도 사용되고 있다. 이러한 발광 다이오드는 효율이 높고 수명이 길며 친환경적이어서 그것을 사용하는 분야가 계속해서 증가하고 있다.
LED 기술분야에서 컬러, 예컨대 백색광을 구현하는 방식이 다양하게 제안되고 있으며, 통상 발광 다이오드 주위에 형광물질을 배치시켜 발광 다이오드에서 방출된 광과 상기 형광물질에 의해 변환된 광의 조합에 의해 백색광을 구현하는 기술이 사용되고 있다.
한편, 자외선 또는 주광색의 광과 같은 단파장 또는 장파장의 광에 의해 여기되는 변환물질로서 오소실리케이트(Orthosilicates), 디실리케이트(Disilicates) 및 클로로실리케이트(Chlorosilicates) 등의 화학양론적(stoichiometric) 실리케이트 형광체는 잘 알려져 있다(G. Roth 등의 "Advanced Silicate Phosphors for improved white LED" (Phosphor Global summit Seoul/Korea, March 5-7, 2007) 참조).
특히, 발광 다이오드의 청색광에 의해 여기(excitation)되어 변환된 광을 방출하는 실리케이트 형광체는 백색광 또는 여러 어플리케이션에서 요구되는 색상의 광을 방출하기 위한 발광 장치에 사용되고 있으며, LED 분야에서 실리케이트 형광체의 사용은 계속해서 증가하고 있다.
LED 및 특히 고출력 LED는 동작 중에 많은 열을 발생시킨다. 이에 더하여, LED는 80℃ 이상의 높은 주위 온도에 견딜 수 있어야 한다. 형광체 자체는 온도 특성에 의존한다. 대부분의 형광체의 밝기는 온도 증가에 따라 감소한다.
온도 증가에 따라 형광체의 밝기가 감소하는 현상을 이른바 온도 퀀칭(temperature quenching)이라 하는데, 온도 퀀칭은 활성제(activator)와 호스트 격자(host lattice)의 상호작용에 의존하며, 매트릭스의 조성(composition), 구조(structure), 격자 효과(lattice effects), 농도와 더불어 활성제 종류에 의해 영향을 받는다. 특히, 결정 매트릭스 내의 결합 강도가 격자 상수(lattice parameter)의 확장 및 이로부터 활성 이온(activator ions)의 발광 특성에 영향을 준다.
더욱이, 온도가 상승하면 격자 내 이온들의 진동이 심해진다. 이 때문에, 활성 이온과의 상호 작용 가능성이 높아져서, 열 형태로의 여기 에너지 손실이 증가한다. 이러한 이른바 광자-광자 결합(Photon-Photon Coupling)은 구조(structure) 및 활성 이온의 주위(surrounding)에 강하게 의존하며, 결정 격자가 더 단단할수록 이온과 활성제의 상호 작용이 더 줄어든다.
2가 유러퓸(Eu)에 의해 활성화되는 오소실리케이트, 디실리케이트 및 클로로실리케이트는, 격자가 충분히 단단하지 않고 결합 강도가 충분히 높지 않기 때문에, 150℃ 까지 온도가 올라갈수록 그 밝기가 상당히 감소한다.
이 효과는 예컨대 동작 중에 LED의 색상 변화를 초래한다. 이는 LED 어플리케이션에 일반적으로 사용되는 공지의 실리케이트들의 심각한 단점이다. 또한, 약한 격자, 및 실리케이트 이온과 알칼리 토류 이온 사이의 높은 이극 결합(heteropolar bonding)에 의해 물에 대한 민감도가 비교적 높다.
실리케이트 형광체는 백색 LED용 발광 물질로서 최근 수년간 개발되어 왔다(WO 02/054503, WO 02/054502, WO 2004/085570 참조).
단파장의 자외선에서부터 가시광선 영역의 광에 의해 여기될 수 있는 오소실리케이트와 같은 발광물질은 형광 램프의 형광체로 사용될 수 있다(Barry, T.L., "Fluorescence of Eu2 +-activated phases in binary Alkaline Earth Orthosilicate systems," J. Electrochem. Soc., 115, 1181 (1968) 참조).
황색-오렌지색의 발광물질로서 코도프트(co-doped) 트리스트론튬 실리케이 트(Tristrontium-silicate)가 개시되어 있고(H.G. Kang, J.K. Park, J.M-Kom, S.C. Choi; Solid State Phenomena, Vol 124-126 (2007) 511-514 참조), 2가의 유러퓸이 실리케이트용 활성제로 개시되어 있으며(S.D. Jee, J.K. Park, S.H. Lee; "Photoluminescent properties of Eu2 + activated Sr3SiO5 Phosphors," J. Mater Sci. 41 (2006) 3139-3141 및 Barry, T.L.; "Equilibria and Eu2 + luminescence of subsolidus phases bounded by Ba3MgSi2O8, Sr3MgSi2O8 and Ca3MgSi2O8," J. Electrochem. Soc., 115, 733, 1968 참조), 오소실리케이트 및 디실리케이트와 같은 몇몇 실리케이트 시스템에서 자외선 및 청색광에 의한 형광(fluorescence)이 개시되어 있다(G.Blasse, W.L.Wanmaker, J.W. ter Vrugt 및 a. Bril; "Fluorescence of Europium2 +-activated silicates," Philips Res. Repts 23, 189-200, 1968).
이들 형광체들은 모두 심한 온도 퀀칭과 더불어 온도에 따른 발광 대역의 심한 편이(shift)를 나타내는 단점을 가지며, 발광 강도가 150℃에서 50%까지 떨어질 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 온도 증가에 따라 밝기가 감소되는 것을 방지 또는 완화할 수 있는 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 물, 습기 및 극성용매에 대해 민감도가 낮은 발광장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 연색성(CRI)이 80~95, 특히 90~95를 나타내며 2000K 내지 8000K 또는 10000K의 넓은 색온도 범위를 갖는 발광 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들은 비화학양론적 정방정계 알칼리 토류 실리케이트 형광체를 채택한 발광 장치를 제공한다. 상기 발광 장치는 자외선 또는 가시광선 영역의 광을 발생시키는 발광 다이오드와 상기 발광 다이오드 주위에 배치되어 상기 발광 다이오드로부터 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하여 흡수광과 다른 파장의 광을 방출하는 비화학양론적 발광 물질을 포함한다. 상기 비화학양론적 발광 물질은 정방정계 결정 구조를 가지며 결정 격자 내에 화학양론적 결정 구조의 실리케이트 형광체에 비해 더 많은 양의 실리콘을 갖는 실리케이트 형광체이다.
이에 더하여, 상기 발광물질은 그 매트릭스 내에 2가의 구리를 함유하고 활성제로서 유러퓸을 함유할 수 있다.
2가 유러퓸(Eu)의 활성 기저 레벨(energetic ground level) 4f7은 청색광 뿐만 아니라 자외선에 의해 여기될 수 있다. 2가 유러퓸은 결정장 분리(crystal field splitting)에 따라, 예를 들어 테트라 보레이트(Tetra borate) 형광체 내의 작은 결정장 분리에서의 약 355 nm 자외선 영역으로부터 질화물 형광체 내의 큰 결정장 분리에서의 650 nm 적색광까지의 광을 방출한다.
이 발광 자체는, 공유결합, 이른바 전자구름 퍼짐 효과(nephelauxetic effect)와 결정장 세기 양자에 모두 의존한다. 결정장 세기는 활성 이온과 호스트 격자 내의 산소의 거리에 의존한다. 이러한 효과들은 2가 유러퓸의 여기된 4f65d 레벨의 감소 및 분리를 초래하며, 장파장으로의 발광 파장의 이동 및 더 낮은 에너지의 발광을 가져온다.
여기 방사와 발광 방사 사이의 차이가 스토크스 시프트(Stokes shift)이다. 오소실리케이트, 디실리케이트 및 클로로 실리케이트의 스토크스 시프트는 160 nm와 360 nm 사이이고, 호스트 격자 내의 2가 유러퓸의 여기력 뿐만 아니라 여기 방사에 의존한다.
오소실리케이트에 있어서, 예컨대 2가 유러퓸 활성 이온은 사방정계(orthorhombic) 구조에 기인하여 서로 다른 거리에 있는 산소 이온들에 의해 둘러싸인다. 최상의 온도 안정성은 바륨(Ba)-리치 시스템에서 관찰되었는데, 이 시스템에서 유러퓸 이온은 호스트 격자를 짧게 만들고 결정 구조를 안정화시켰다.
오소실리케이트 격자 내로 바륨 이외에 스트론튬(Sr) 또는 칼슘(Ca) 또는 다 른 양이온(cations)을 더 많이 도입하게 되면, 활성 이온 근처의 대칭성이 방해될 수 있으며, 트랩(trap)이 활성화되고, 유러퓸과 격자 트랩 사이의 강한 상호작용이 초래될 수 있다. 이들 트랩은 온도 퀀칭 과정에서 중요한 역할을 하고, 결정장 내의 에너지 전이 과정이 방해된다. 또한, 습기에 대한 민감도가 트랩과 같은 격자 결함의 수가 증가함에 따라 증가한다.
중요한 점은 희토류 금속인 유러퓸과의 상호작용을 감소시키는 것과 그 주위를 안정화시키는 것이다. 이는 2가 유러퓸에 의해 활성화되는 정방정계 구리 알칼리 토류 실리케이트(Tetragonal Copper Alkaline Earth Silicates; CSE)를 개발함으로써 실현된다. 정방정계 실리케이트 내에서 2가의 구리 이온은 구리를 함유하지 않는 정방정계 격자의 격자 상수(Sr3SiO5에 대해 a=6.93Å; c=9.73Å)보다 더 작은 격자 상수(예컨대, (Cu, Sr)3SiO5에 대해 a=6.91Å; c=9.715Å)를 가져온다.
상기 격자 상수는 a=5.682Å, b=7.09Å 및 c=9.773Å을 갖는 공지된 오소실리케이트의 격자 상수와는 아주 다르다. 공지된 오소실리케이트에서 2가 유러퓸의 주위는 사방정계 구조에 의해 영향을 받는다.
정방정계 구리 알칼리 토류 실리케이트는 100℃ 이상에서 더 안정적인 온도 특성을 나타낸다. 여기서 구리는 형광체 제조에서 매우 중요하다. 알칼리 토류 실리케이트에 구리를 혼입함으로써 세 가지 효과를 얻을 수 있다.
첫째로, 구리는 가열 공정 동안 고상 반응을 촉진시킨다. 둘째로, 구리를 함유하는 형광체는 호스트 격자 내에 그러한 성분을 갖지 않는 발광 물질에 비해 개 선된 발광 강도를 보이고, 활성제 주위를 안정화시킨다. 셋째로, 구리를 함유하는 형광체는 장파장대로의 발광 편이를 나타낸다.
기본 요소로서의 구리는 활성제로 작용하지 않으며, 이 이온의 사용은 공유결합(covalence)뿐만 아니라 결정장 분리에 영향을 준다. 놀랍게도, 구리의 혼입은 열 처리 공정 중 고상 반응을 촉진시키며, 고온에서 안정적인 균일한 고휘도 형광체를 만든다.
구리(II)는 상대적으로 작은 이온 반경(약 60 pm)을 가지며, 바륨, 스트론튬, 칼슘의 전기 음성도(1)보다 더 높은 전기 음성도(1.8)를 갖는다. 구리(II)는 알칼리 토금속의 음전위(-2.8 내지 -2.9)와 반대로 +0.342의 양의 전기화학적 환원 전위를 갖는다. 구리가 실리케이트 호스트 격자 내의 유러퓸의 발광을 안정화시키는 것으로 보여진다.
이에 더하여, 물에 대한 안정성이 개선될 수 있다. 알칼리 토류 실리케이트 형광체는 물, 공기 중의 습기, 수증기 또는 극성 용매에 불안정한 것으로 알려져 있다.
사방정계와 더불어 고토황장석(Akermanite) 또는 머위나이트(Merwinite) 구조를 갖는 실리케이트는 높은 염기성에 기인하여 물, 공기 중의 습기, 수증기 또는 극성 용매에 다소 높은 민감도를 나타낸다. 호스트 격자 내에 기본 매트릭스 성분으로서 구리를 혼입함으로써, 양의 환원 전위뿐만 아니라 더 높은 공유 결합 및 더 낮은 염기성에 기인하여, 물, 공기 중 습기 및 극성 용매 등에 대한 발광 실리케이트의 특성이 개선된다.
높은 온도 의존성의 단점은, 형광체의 조성을 변경함으로써, 그리고 이에 더하여 이러한 정방정계 실리케이트 매트릭스 내로 구리를 도입하고 고온 하소 공정(high temperature calcinations)으로 특수한 비화학양론적 구리 알칼리 토류 실리케이트를 제공함으로써 극복될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들은 고온에서 안정적이며 적어도 2가 유러퓸에 의해 활성화되는 정방정계 구리 알칼리 토류 실리케이트로서 500nm에서 630nm의 파장범위 내에 발광 피크파장을 갖는 광을 발광하는 형광체를 채택한다. 상기 형광체는 물 및 습기에 대한 안정성이 개선된 특성을 보여주며 고휘도 LED 어플리케이션에 유용하게 사용될 수 있다. 상기 형광체는 아래 화학식 1로 표시될 수 있다.
(BauSrvCawCux)3-y(Zn,Mg,Mn)zSi1+ bO5 +2b:Eua,
여기서 u+v+w+x=1, y=z+a, z≤2, 0≤x≤1, 0<a≤0.5 및 0<b<0.5이다. 또한, 구리가 기본적으로 매트릭스의 필수 부분인 정방정계의 비화학양론적 실리케이트가 제공될 수 있다.
상기 형광체는 과량의 SiO2와 고온에서 산화물로 분해되는 금속 화합물들, 예컨대 금속 산화물 및 탄산염을 포함하는 초기물질들 사이의 다단계 고온 고상 반응에 의해 제조될 수 있다. 상기 고온 고상 반응은 800℃와 1550℃ 사이에서 수행될 수 있다.
한편, 상기 발광 장치는 상기 발광 다이오드와 상기 형광체의 조합에 의해 백색광 또는 요구되는 색상의 광을 구현할 수 있다. 예컨대, 상기 발광 다이오드에서 방출된 광과 상기 발광 물질에서 방출된 광의 혼합에 의해 백색광 또는 요구되는 색상의 광이 구현될 수 있다. 또한, 상기 형광체 이외에 다른 형광체가 추가되어 요구되는 색상의 광이 구현될 수도 있다.
예를 들어, 상기 발광 장치는 청색광을 방출하는 발광 다이오드와 상기 형광체에 의해 Ra=80~95, 특히 90~95인 연색성(CRI)을 갖는 백색광을 구현할 수 있다.
상기 발광 물질, 즉 상기 형광체는 상기 발광 다이오드의 측면, 상면 및 하부면 중 적어도 어느 일측에 배치될 수 있다. 또한, 상기 형광체는 접착제 또는 몰딩재에 혼합되어 상기 발광 다이오드의 주위에 배치될 수 있다.
한편, 상기 발광 다이오드 및 상기 발광 물질은 하나의 패키지 내에 결합될 수 있다. 이에 더하여, 상기 패키지 내에 다른 발광 다이오드가 결합될 수 있다. 상기 다른 발광 다이오드는 상기 발광 다이오드와 동일 또는 다른 파장의 광을 방출할 수 있으며, 예컨대 상기 발광 물질의 발광 피크 파장보다 더 장파장의 광을 방출할 수 있다.
상기 패키지는 인쇄회로기판 또는 리드프레임과 같이 상기 발광 다이오드가 실장되는 기판을 포함한다. 이에 더하여, 상기 패키지는 상기 발광 다이오드에서 방출된 광을 반사시키는 리플렉터를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 발광 다이오드는 상기 리플렉터 내에 실장된다.
또한, 상기 발광 장치는 상기 기판 상에서 상기 발광 다이오드를 봉지하는 몰딩부를 더 포함할 수 있다. 상기 발광물질은 상기 몰딩부 내에 분포될 수 있으 나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 패키지는 히트싱크를 포함할 수 있으며, 상기 발광 다이오드는 상기 히트싱크 상에 실장될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 발광 다이오드는 (Al, Ga, In)N 계열의 화합물 반도체로 형성된 발광 다이오드일 수 있다.
상기 발광 다이오드는 n형 반도체와 p형 반도체층 사이에 단일의 활성 영역을 갖는, 예컨대, 더블 헤테로 구조, 단일양자우물 구조, 다중양자우물 구조의 발광 다이오드일 수 있다.
이와 달리, 상기 발광 다이오드는 단일 기판 상에 서로 이격된 복수개의 발광셀들을 구비할 수 있다. 상기 발광셀들은 각각 활성 영역을 구비하며, 이들 발광셀들이 배선을 통해 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 교류전원하에서 직접 구동될 수 있다. 이러한 교류용 발광 다이오드는, 단일 기판 상에 서로 연결된 브리지 정류기와 발광셀들의 직렬 어레이를 형성함으로써, 또는 단일 기판 상에 서로 역병렬로 연결된 발광셀들의 직렬 어레이들을 형성함으로써 외부의 직류-교류 변환기 없이 교류 전원에 연결되어 구동될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 비화학양론적 정방정계 알칼리 토류 실리케이트를 채택함으로써 온도 및 습기에 대한 안정성이 향상된 발광 장치를 제공할 수 있다. 또한, 2가 유러퓸(Eu)에 의해 활성화되는 정방정계 구리 알칼리 토류 실리케이트로서 500nm에서 630nm의 파장범위 내의 광을 발광하는 형광체를 채택함으로써, 온도에 대한 안정성이 향상되고, 물, 습기 및 극성용매에 대해 민감도가 낮은 발광 장치를 제공할 수 있으며, 연색성(CRI)이 80~95, 특히 90~95를 나타내며 2000K 내지 8000K 또는 10000K의 넓은 색온도 범위를 갖는 발광 장치를 제공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치를 구체적으로 설명한다.
(발광 장치)
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치(100)를 설명하기 위한 단면도이다. 도 1은 적어도 하나의 발광 다이오드와 발광 물질이 조합된 칩형 패키지를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 기판(1)의 양측 단부에 각각 전극패턴(5)이 형성되어 있고, 일측 전극패턴(5) 상에 1차 광을 발생시키는 발광 다이오드(6)가 실장되어 있다. 발광 다이오드(6)는 은(Ag) 에폭시와 같은 전도성 접착체(9)를 통해 전극패턴(5)에 실장되고, 도전성 와이어(2)를 통해 타측 전극패턴에 전기적으로 연결된다.
발광 다이오드(6)는, 자외선 또는 가시광선 영역의 광을 방출하는 것으로, 질화갈륨 계열의 화합물 반도체로 제조될 수 있다. 특히, 상기 발광 다이오드(6)는 청색광을 방출할 수 있다.
발광 다이오드(6)가 실장된 기판(1) 상에서 발광 물질(3)이 상기 발광 다이오드(6)의 상면 및 측면에 도팅되어 있고, 경화성 수지로 형성된 몰딩부(10)가 상 기 발광 다이오드(6)를 봉지한다. 여기서, 상기 발광 물질(3)이 상기 발광 다이오드(6) 근처에 도팅된 것으로 도시하였지만, 상기 발광 물질(3)은 몰딩부(10) 내에 전체적으로 고르게 분포될 수 있다. 상기 발광 물질(3)을 몰딩부(10) 내에 고르게 분포하는 방법은 US6,482,664호에 개시되어 있다.
한편, 상기 발광 물질(3)은 발광 다이오드(6) 주위에 배치되어 발광 다이오드로부터 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하여 흡수광과 다른 파장의 광을 방출한다. 상기 발광 물질(3)은 비화학양론적 발광물질로서 정방정계 결정 구조를 가지며, 결정 격자 내에 화학양론적 결정 구조의 실리케이트 형광체에 비해 더 많은 양의 실리콘을 갖는 실리케이트 형광체이다. 상기 발광 물질(3)에 대해서는 아래에서 상세히 설명된다.
전극패턴(5)을 통해 발광 다이오드(6)에 외부 전원이 연결되고, 이에 따라, 발광 다이오드(6)에서 1차광이 발생된다. 발광 물질(3)은 발광 다이오드(6)에서 방출된 1차광 중 적어도 일부를 흡수하여 1차광에 비해 장파장인 2차광을 방출한다. 이에 따라, 발광 다이오드(6)에서 방출된 1차광 중 변환되지 않은 1차광과 발광물질(3)에 의해 방출된 2차광들이 혼합된 혼합광이 발광 장치(100)의 외부로 방출되며, 이러한 혼합광에 의해 요구되는 색상의 광, 예컨대 백색광이 구현된다.
상기 발광 장치(100)는 2개 이상의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 이들 발광 다이오드들은 서로 동일하거나, 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 예컨대, 상기 발광 장치(100)는 자외선 또는 청색광을 방출하는 서로 동일 또는 서로 다른 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 발광 장치(100)는 형광체의 발광 피크 파장보다 더 장파장의 광을 방출하는 발광 다이오드, 예컨대 적색 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 이러한 장파장 발광 다이오드는 발광 장치(100)의 연색성을 향상시키기 위해 채택될 수 있다. 또한, 상기 발광 장치(100)는 상기 비화학양론적 발광 물질(3) 이외에 다른 형광체를 더 포함할 수 있다. 상기 다른 형광체는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 화학양론적 실리케이트 형광체, YAG 계열의 형광체 또는 티오갤레이트 형광체 등을 포함한다. 이에 따라, 발광 다이오드(6) 및 형광체의 적절한 선택에 의해 사용자가 요구하는 색상의 광을 쉽게 구현할 수 있다.
특히, 발광 다이오드(6)와 발광물질(3) 및 다른 형광체의 적절한 선택에 의해, 2000K 내지 8000K 또는 10000K의 넓은 범위 내의 색온도 및 80 내지 95, 특히 90~95의 연색성을 갖는 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치(200)를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 리플렉터(21)를 구비하는 전형적인 탑형 패키지를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 발광 장치(200)는 앞에서 발광 장치(100)와 유사한 구조를 가지며, 다만 기판(1) 상에 리플렉터(21)가 추가된다. 발광 다이오드(6)는 상기 리플렉터(21) 내에 실장된다. 리플렉터(21)는 발광 다이오드(6)에서 방출된 광을 반사시키어 특정 지향각 내의 휘도를 증가시킨다.
한편, 발광 물질(3)은, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 발광 다이오드(6) 주위에 배치되어 발광 다이오드로부터 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하여 흡수광과 다른 파장의 광을 방출한다. 상기 발광 물질(3)은 리플렉터(21) 내에서 발광 다이오드(6) 상에 도팅되거나 경화성 수지 몰딩부(10) 내에 균일하게 분포될 수 있다. 상기 발광 물질(3)에 대해서는 아래에서 상세히 설명된다.
상기 발광 장치(200) 또한, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 방출 파장이 서로 동일하거나 서로 다른 2 개 이상의 발광 다이오드들을 포함할 수 있으며, 상기 비화학양론적 발광 물질(3) 이외에 다른 형광체를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 나타낸 발광 장치들(100, 200)은 열전도성이 우수한 금속성 재료의 기판(1), 예컨대 메탈 PCB를 사용할 수 있다. 이러한 기판은 발광 다이오드(6)에서 생성된 열을 쉽게 방출한다. 또한, 상기 기판(1)으로는 리드 단자들을 포함하는 리드프레임을 직접 사용할 수도 있다. 이러한 리드 프레임은 발광 다이오드를 봉지하는 몰딩부(10)에 의해 둘러싸여 지지될 수 있다.
한편, 도 2에서 기판(1)과 리플렉터(21)는 서로 다른 재질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 재질로 형성될 수도 있다. 예컨대, 리드 단자들이 형성된 리드프레임을, PPA와 같은 플라스틱으로 삽입몰딩하여 기판(1)과 리플렉터(21)를 함께 형성할 수 있다. 그 후, 상기 리드 단자들을 절곡함으로써 전극패턴(5)이 형성된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치(300)를 설명하기 위한 단면도이다. 상기 발광 장치(300)는 일반적으로 발광 다이오드 램프로 알려져 있다.
도 3을 참조하면, 발광 장치(300)는 한 쌍의 리드전극(31, 32)을 포함하며, 일측 리드전극(31) 상단부에 컵 형상을 갖는 컵부(33)가 형성되어 있다. 컵부(33) 내에 적어도 하나의 발광 다이오드(6)가 전도성 접착제(9)를 통해 실장되고, 도전성 와이어(2)를 통해 타측 리드전극(32)에 전기적으로 연결된다. 복수개의 발광 다이오드가 컵부(33) 내에 실장될 경우, 발광 다이오드들은 서로 동일하거나 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있다.
한편, 상기 발광 다이오드(6) 주위에 발광 물질(3)이 배치된다. 발광 물질(3)은, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 발광 다이오드(6) 주위에 배치되어 발광 다이오드로부터 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하여 흡수광과 다른 파장의 광을 방출한다. 상기 발광 물질(3)은 컵부(33) 내에서 발광 다이오드(6) 상에 도팅되거나, 상기 컵부(33) 내부에 형성된 경화성 수지 몰딩부(34) 내에 균일하게 분포될 수 있다. 상기 발광 물질(3)에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
한편, 몰딩부(10)가 상기 발광 다이오드(6)와 발광 물질(3)을 봉지하며, 또한 상기 한 쌍의 리드전극(31, 32)의 부분들을 봉지한다. 상기 몰딩부(10)는 에폭시 또는 실리콘으로 형성될 수 있다.
한 쌍의 리드전극(31, 32)을 갖는 램프형 발광 장치(300)에 대해 도시 및 설명하였지만, 발광 장치(300) 내에 더 많은 리드전극들이 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치(400)를 설명하기 위한 단면도이다. 도 4는 고출력(high power)용 발광 다이오드 패키지를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 발광 장치(400)는 하우징(43) 내에 수용된 히트싱크(heat-sink, 41)를 포함한다. 상기 히트싱크(41)의 바닥면은 외부로 노출된다. 한편, 리드 단자들(44)이 하우징(43) 내에 노출되어 있으며, 하우징을 통해 외부로 연장된 다. 히트싱크(41)의 상면에 적어도 하나의 발광 다이오드(6)가 도전성 접착제(9)를 통해 실장되고, 도전성 와이어를 통해 리드 단자들(44) 중 하나에 전기적으로 연결된다. 또한, 다른 도전성 와이어가 리드 단자들(44) 중 다른 하나와 히트싱크(41)을 연결하며, 그 결과, 상기 발광 다이오드(6)가 두 개의 리드단자들(44)에 각각 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 히트싱크(41) 상의 발광 다이오드(6) 주위에 발광 물질(3)이 배치된다. 발광 물질(3)은, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 발광 다이오드(6) 주위에 배치되어 발광 다이오드로부터 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하여 흡수광과 다른 파장의 광을 방출한다. 상기 발광 물질(3)은 히트싱크(41) 상에서 발광 다이오드(6) 상에 도팅되거나, 상기 발광 다이오드를 덮는 몰딩부(도시하지 않음) 내에 고르게 분포될 수 있다. 상기 발광 물질(3)에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치(500)를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 발광 장치(500)는 하우징(53) 및 상기 하우징에 결합되고, 서로 절연된 복수개의 히트싱크들(51, 52)을 포함한다. 상기 히트싱크들(51, 52) 상에 각각 발광 다이오드들(6, 7)이 도전성 접착제(9)를 통해 실장되고 도전성 와이어(도시하지 않음)를 통해 리드단자들(54)에 전기적으로 연결된다. 상기 리드단자들(54)은 하우징 내에서 외부로 연장된다. 도면에서 두개의 리드단자들(54)을 도시하였지만, 더 많은 수의 리드단자들이 마련될 수 있다.
한편, 발광 물질(3)이 상기 발광 다이오드들(6, 7) 중 적어도 하나의 주위에 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 배치된다. 상기 발광 물질(3)에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 발광 다이오드(6)가 도전성 접착제(9)를 통해 기판(1) 또는 히트싱크에 실장되고 하나의 도전성 와이어를 통해 전극 패턴 또는 리드단자에 전기적으로 연결되는 것으로 설명하였지만, 이러한 예는 상기 발광 다이오드(6)가 "1본드 다이", 즉 그 상부측 및 하부측에 각각 전극을 갖는 경우에 한정된다. 예컨대, 상기 발광 다이오드(6)가 상부측에 두 개의 전극을 갖는 "2본드 다이"인 경우, 상기 발광 다이오드(6)는 두 개의 도전성 와이어에 의해 각각 전극패턴들 또는 리드단자들에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 접착제는 도전성일 필요가 없다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 발광 다이오드(6)는 (Al, Ga, In)N 계열의 화합물 반도체로 형성된 발광 다이오드일 수 있다.
상기 발광 다이오드(6)는 n형 반도체와 p형 반도체층 사이에 단일의 활성 영역을 갖는, 예컨대, 더블 헤테로 구조, 단일양자우물 구조, 다중양자우물 구조의 발광 다이오드일 수 있다.
이와 달리, 상기 발광 다이오드(6)는 단일 기판 상에 서로 이격된 복수개의 발광셀들을 구비할 수 있다. 상기 발광셀들은 각각 활성 영역을 구비하며, 이들 발광셀들이 배선을 통해 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 교류전원하에서 직접 구동될 수 있다. 이러한 교류용 발광 다이오드는, 단일 기판 상에 서로 연결된 브리지 정류기와 발광셀들의 직렬 어레이를 형성함으로써, 또는 단일 기판 상에 서로 역병렬로 연결된 발광셀들의 직렬 어레이들을 형성함으로써 외부의 직류-교류 변환기 없이 교류 전원에 연결되어 구동될 수 있다. 상기 교류용 발광 다이오드는 복수개의 발광셀들을 배선을 통해 직렬로 연결하므로 동작 전압을 가정용 전원의 전압, 예컨대 110V 또는 220V의 전압으로 상승시킬 수 있으며, 따라서 가정용 전원에 의해 동작될 수 있는 발광 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 발광 물질(3)은 발광 다이오드(6)와 상기 발광 다이오드가 실장되는 기판(1) 또는 히트싱크 사이에 배치될 수도 있으며, 접착제(9) 내에 분포될 수도 있다. 이러한 발광 물질(3)은 발광 다이오드(6)에서 아래로 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하여 다른 파장의 광을 방출한다.
위에서, 발광 장치의 몇 가지 구조에 대해 설명하였지만, 본 발명이 이들 구조에 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드의 종류, 전기적 연결 방식, 요구되는 광의 지향각 및 발광 장치의 사용 목적 등에 따라 그 구조가 다양하게 변형될 수 있다.
(발광 물질)
이하, 본 발명의 실시예들에 사용되는 발광 물질(3)에 대해 설명한다.
상기 발광 물질은 비화학양론적 발광 물질로서 정방정계 결정 구조를 가지며 결정 격자 내에 화학양론적 결정 구조의 실리케이트 형광체에 비해 더 많은 양의 실리콘을 갖는 실리케이트 형광체이다. 이에 더하여, 상기 발광물질은 그 매트릭스 내에 2가의 구리를 함유하고 활성제로서 유러퓸을 함유할 수 있다.
이러한 발광 물질은 다음의 화학식 1로 표현될 수 있다.
(화학식 1)
(BauSrvCawCux)3-y(Zn,Mg,Mn)zSi1+ bO5 +2b:Eua,
여기서 u+v+w+x=1, y=z+a, z≤2, 0≤x≤1, 0<a≤0.5 및 0<b<0.5이다.
상기 발광 물질은 정방정계 결정 구조를 갖는 실리케이트 형광체로 사방정계 결정구조를 갖는 오소실리케이트 형광제와 전혀 다르다.
이러한 비화학양론적 정방정계 실리케이트 형광체는 과량의 SiO2와 고온에서 산화물로 분해되는 금속 화합물들, 예컨대 금속 산화물 및 탄산염을 포함하는 초기물질들 사이의 다단계 고온 고상 반응에 의해 제조될 수 있다.
이하, 본 발명의 발광 장치에 사용될 수 있는 발광 물질의 몇가지 제조예 및 특성을 설명한다.
(실시예 1)
우선, 아래 화학식 2로 표현되는 발광물질의 제조 방법을 설명한다.
Cu0 .05Sr2 .91Si1 .05O5 .1:Eu0 .04
형광체 1몰에 대해, 초기물질로는 CuO (3.98g), SrCO3 (429.60g), SiO2 (63.09g), Eu2O3 (14.08g) 또는 이들의 임의의 조합이 사용된다. 고순수 산화물과 탄산염 형태의 초기물질은 소량의 융제(flux)(NH4Cl (16g))와 함께 다량의 실리카와 혼합된다. 첫째 단계에서, 혼합물은 비활성 가스(N2 또는 희가스) 분위기에서 1350℃로 알루미나 도가니에서 2~4 시간 동안 소성된다(fired). 예비 소성(pre-firing) 후, 상기 물질은 분쇄된다(milled). 둘째 단계에서, 상기 혼합물은 약한 환원 분위기에서 1350℃로 알루미나 도가니에서 4 시간 더 소성된다. 그 후, 상기 물질이 분쇄, 세척, 건조 및 체질된다(sieved). 발광 물질은 약 580nm에서 최대 발광 파장(피크파장)을 가지며(도 7 참조), 오소실리케이트(도 9, 10 참조)와 분명히 다른 정방정계 구조(도 8 참조)로 결정화된다.
표 1에 X-ray 회절 분석 결과를 나타내었다. 비화학양론 및 구리에 기인하여 구조가 변화되었음이 도 8-11 및 표 1로부터 분명하다. 이 차이는 비화학양론적 옥시-오소실리케이트에 대한 도 8과 화학양론적 옥시-오소실리케이트에 대한 도 12를, 특히 2Θ=32-42°영역에서의 회절패턴에 대해, 대비함으로써 또한 명확하게 알 수 있다.
문헌상의 데이터와 대비한 몇몇 실리케이트 형광체의 15개의 가장 강한 반사(Cu-Kα1 방사선)에 대한 분말 X-선 분석 결과

번호		 화학양론

Sr3SiO5
(문헌*)
[Å]		 비화학양론
오소실리케이트
Sr1 .78Ba0 .16Eu0 .06Si1 .04O4 .08
[nm]		 비화학양론
오소-디실리케이트
Ba2 .44Sr0 .5MgEu0 .06Si2 .07O8 .14
[nm]		 비화학양론 옥시-오소실리케이트
Sr2 .94Cu0 .02Eu0 .04Si1 .03O5 .06
[nm]		 비화학양론
옥시-오소실리케이트
Sr2 .74Cu0 .02Ba0 .2Eu0 .04Si1 .03O5 .06
[nm]		 비화학양론
옥시-오소실리케이트
Sr2 .54Cu0 .02Ba0 .4Eu0 .04Si1 .03O5 .06
[nm]
1 3.595 0.4418 0.4023 0.5388 0.3642 0.3639
2 3.512 0.4063 0.2892 0.3633 0.2992 0.2988
3 2.967 0.3300 0.2793 0.2990 0.2927 0.2925
4 2.903 0.3042 0.2293 0.2923 0.2701 0.2707
5 2.675 0.2904 0.2007 0.2693 0.2461 0.2458
6 2.444 0.2847 0.1821 0.2460 0.2354 0.2356
7 2.337 0.2837 0.1771 0.2352 0.2201 0.2199
8 2.187 0.2416 0.1687 0.2201 0.1899 0.1898
9 1.891 0.2328 0.1630 0.1816 0.1818 0.1820
10 1.808 0.2176 0.1612 0.1771 0.1774 0.1778
11 1.660 0.2055 0.1395 0.1703 0.1705 0.1707
12 1.589 0.2030 0.1338 0.1667 0.1667 0.1666
13 1.522 0.1889 0.1282 0.1595 0.1598 0.1602
14 1.489 0.1842 0.1256 0.1568 0.1569 0.1569
15 1.343 0.1802 0.1206 0.1526 0.1527 0.1528
문헌*: Sr3SiO5에 대한 문헌상의 데이터(R.W. Nurse, J. Appl. chem., 2 May, 1952, 244-246 참조)
(실시예 2)
아래 화학식 3으로 표현되는 발광물질의 제조 방법을 설명한다.
Cu0.02Sr2.54Ba0.4Si1.03O5.06:Eu0.04
형광체 1몰에 대해, 초기물질로는 CuO (1.59g), SrCO3 (375.0g), BaCO3 (78.94g), SiO2 (61.89g), Eu2O3 (14.08g) 또는 이들의 임의의 조합이 사용된다. 고순수 산화물과 탄산염 형태의 초기물질은 소량의 융제(flux)(NH4Cl-26.7g)와 함께 다량의 실리카와 혼합된다. 첫째 단계에서, 혼합물은 비활성 가스(N2 또는 희가스) 분위기에서 1300℃로 알루미나 도가니에서 2~6 시간 동안 소성된다(fired). 예비 소성(pre-firing) 후, 상기 물질은 다시 분쇄된다(milled). 둘째 단계에서, 상기 혼합물은 약한 환원 분위기에서 1385℃로 알루미나 도가니에서 6 시간 더 소성된다. 그 후, 상기 물질이 분쇄, 세척, 건조 및 체질된다(sieved). 발광 물질은 약 600nm에서 최대 발광 파장을 가지며(도 7 참조), 그 구조는 표 1 및 도 8에 기재한 실시예 1과 유사하다.
스트론튬에 대해 0.2 Mol 바륨으로 대체함으로써 도 7에서 1과 3 사이의 방출 변화를 가져오고 구조 변경을 초래한다.
(실시예 3)
아래 화학식 4로 표현되는 발광물질의 제조 방법을 설명한다.
Cu0 .03Sr2 .92Ca0 .01Si1 .03O5 .06:Eu0 .04
형광체 1몰에 대해, 초기물질로는 CuO (5.57g), SrCO3 (431.08g), CaCO3 (1.0g), SiO2 (61.89g), Eu2O3 (14.08g) 또는 이들의 임의의 조합이 사용된다. 고순수 산화물과 탄산염 형태의 초기물질은 소량의 융제(flux)(NH4Cl-24g)와 함께 다량의 실리카와 혼합된다. 첫째 단계에서, 혼합물은 비활성 가스(N2 또는 희가스) 분위기에서 1300℃로 알루미나 도가니에서 2~6 시간 동안 소성된다(fired). 예비 소 성(pre-firing) 후, 상기 물질은 다시 분쇄된다(milled). 둘째 단계에서, 상기 혼합물은 약한 환원 분위기에서 1370℃로 알루미나 도가니에서 6 시간 더 소성된다. 그 후, 상기 물질이 분쇄, 세척, 건조 및 체질된다(sieved). 발광 물질은 586nm에서 최대 발광 파장을 가진다.
아래 표 2에 455nm 여기하에서, 25℃, 100℃, 125℃ 및 150℃에서 YAG 및 일반 실리케이트 형광체와 대비하여 위와 같은 방법으로 제조된 다양한 비화학양론적 정방정계 구리 알칼리 토류 실리케이트 형광체의 상대 밝기를 정리하였다.
455nm 여기하에서, 25℃, 100℃, 125℃ 및 150℃에서 YAG 및 일반 실리케이트 형광체와 대비한 비화학양론적 구리 알칼리 토류 실리케이트의 상대 밝기
조성 여기 파장
(nm)		 최대 방출
(nm)		 25℃ 100℃ 125℃ 150℃
YAG 455 562 100 92 86 79
(Ba,Sr)2SiO4:Eu(565nm) 455 565 100 92 78 63
(Sr,Ca)2SiO4:Eu(612nm) 455 612 100 87 73 57
Sr2 .96SiO5:Eu0 .04 455 582 100 96 94 90
Cu0 .05Sr2 .91Si1 .05O5 .1:Eu0 .04 455 580 100 98 97 94
Cu0 .05Sr2 .51Ba0 .4Si1 .03O5 .06:Eu0 .04 455 600 100 96 95 92
Cu0 .07Sr2 .88Ca0 .01Si1 .03O5 .06:Eu0 .04 455 586 100 95 94 91
Cu0 .1Ba0 .1Sr2 .56Mg0 .1Mn0 .1Si1 .06O5 .12:Eu0 .04 455 575 100 96 94 92
Cu0 .1Ba0 .2Sr2 .46Mg0 .1Ca0 .1Si1 .08O5 .16:Eu0 .04 455 572 100 95 94 91
Cu0 .2Ba0 .1Sr2 .56Zn0 .1Si1 .02O5 .04:Eu0 .04 455 574 100 97 95 93
비화학양론적 옥시-오소실리케이트는 또한 화학양론적 옥시-오소실리케이트와 대비하여 더 높은 발광효율을 나타낸다. 오렌지색 발광 형광체들에 대한 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 위 두 경우 모두에 있어서, 호스트 성분으로서 Cu2 +를 함유시킴으로써 밝기 및 발광효율을 향상시킬 수 있다.
아래 표 3에 일반 실리케이트 발광 물질에 대비하여 구리를 함유하는 비화학양론적 발광물질의 습기 및 온도에 대한 민감도를 정리하였다. 여기서 밝기는 85℃ 포화습도 상태에 노출된 시간에 따라 450nm 여기 파장하에서 측정되었으며, 초기 밝기에 대한 상대 밝기로 나타내었다.
일반 실리케이트 발광물질에 대비한 구리를 함유하는 비화학양론적 발광물질의 습기 및 온도에 대한 민감도
시료
 밝기[%]
0시간 24시간 100시간 200시간 500시간 1000시간
상용의 황색 오소실리케이트(565nm) 100 98.3 98.7 93.3 84.7 79.3
실시예1 100 99.6 99.2 97.8 94.8 91.5
실시예2 100 98.9 99.1 96.4 93.9 90.7
실시예3 100 99.0 98.7 98.2 95.4 93.8
표 3에 제시된 바와 같이 본 발명에 따른 새로운 형광체는 모두 물 및 습기에 대해 상용의 오소실리케이트들보다 매우 양호한 안정성을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치(100)를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치(200)를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치(300)를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치(400)를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치(500)를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 구리를 함유하거나 그렇지 않은 경우에 있어서, 화학양론적 형광체들 및 새로운 비화학양론적 옥시오소실리케이트의 발광 스펙트럽을 대비하여 보여준다.
도 7은 새로운 정방정계 옥시오소실리케이트의 방출 스펙트럼에 대한 Ba의 영향을 보여준다.
도 8은 정방정계 구조를 갖는 구리를 함유하는 비화학양론적 옥시-오소실리케이트(Oxo-Orthosilicate)의 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 9는 올리빈(Olivine) 구조를 갖는 비화학양론적 황색 발광 오소실리케이트의 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 10은 머위나이트(Merwinite) 구조를 갖는 청색 발광 오소-디실리케이트의 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 11은 0.4몰 Ba을 함유하는 비화학양론적 옥시오소실리케이트의 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 12는 화학양론적 스트론튬 옥시오소실리케이트의 X-선 회절 패턴을 나타낸다.

Claims (19)

  1. 발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드 주위에 배치되어 상기 발광 다이오드로부터 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하여 흡수광과 다른 파장의 광을 방출하는 비화학양론적 발광물질을 포함하고,
    상기 비화학양론적 발광물질은 정방정계 결정 구조를 가지며, 결정 격자 내에, 화학양론적 정방정계 결정 구조의 옥시오소실리케이트 형광체의 결정 격자 내 실리콘 양에 비해 더 많은 양의 실리콘을 갖는 옥시오소실리케이트 형광체인 발광 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 발광물질은 그 매트릭스 내에 2가의 구리를 함유하고 활성제로서 유러퓸을 함유하는 발광 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 물질은 화학식
    (BauSrvCawCux)3-y(Zn,Mg,Mn)zSi1+ bO5 +2b:Eua으로 표현되는 실리케이트를 포함하고, 여기서 u+v+w+x=1, y=z+a, z≤2, 0<x≤1, 0<a≤0.5 및 0<b<0.5인 발광 장치.
  4. 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 물질은 250nm 내지 500nm 파장범위의 광에 의해 여기되는 발광 장치.
  5. 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 물질은 상기 발광 다이오드에서 방출된 광보다 장파장의 광을 방출하는 발광 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 발광 물질은 500nm와 630nm 사이에 발광 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 장치.
  7. 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 다이오드에서 방출된 광과 상기 발광 물질에서 방출된 광의 혼합에 의해 백색광 또는 요구되는 색상의 광이 구현되는 발광 장치.
  8. 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 장치는 청색광을 방출하는 발광 다이오드와 상기 발광 물질에 의해 Ra=80~95인 연색성(CRI)을 갖는 백색광을 구현하는 발광 장치.
  9. 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 물질은 상기 발광 다이오드의 측면, 상면 및 하부면 중 적어도 어느 일측에 배치된 발광 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 발광 물질은 접착제 또는 몰딩재에 혼합된 발광 장치.
  11. 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 다이오드 및 상기 발광 물질은 하나의 패키지 내에 결합되어 있는 발광 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 패키지 내에 결합된 다른 발광 다이오드를 더 포함하되, 상기 다른 발광 다이오드는 상기 발광 물질의 발광 피크 파장보다 더 장파장의 광을 방출하는 발광 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 패키지는 기판을 포함하고,
    상기 발광 다이오드는 상기 기판 상에 실장된 발광 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 기판은 인쇄회로기판 또는 리드프레임을 포함하는 발광 장치.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 패키지는 리플렉터를 더 포함하고,
    상기 발광 다이오드는 상기 리플렉터 내에 실장된 발광 장치.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 기판 상에서 상기 발광 다이오드를 봉지하는 몰딩부를 더 포함하는 발 광 장치.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 발광물질은 상기 몰딩부 내에 분포되어 있는 발광 장치.
  18. 청구항 11에 있어서, 상기 패키지는 히트싱크를 포함하고,
    상기 발광 다이오드는 상기 히트싱크 상에 실장된 발광 장치.
  19. 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 다이오드는 복수개의 발광셀들을 갖는 교류용 발광 다이오드인 발광 장치.
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